सर आयझॅक न्यूटन, गुरुत्वाकर्षणाचा सिद्धांत मांडणारे थोर शास्त्रज्ञ यांची जयंती

सर आयझॅक न्यूटन : (४ जानेवारी १६४३ – ३१ मार्च १७२७) सुप्रसिद्ध इंग्रज शास्त्रज्ञ, गणित, गतिकी (प्रेरणांच्या संदर्भात गतीचा अभ्यास करणारे शास्त्र), खगोलीय यामिकी, ज्योतिषशास्त्र आणि प्रकाशकी या बहुविध विज्ञान शाखांमध्ये अतिशय मोलाची भार टाकणाऱ्या या शास्त्रज्ञांचे नाव विज्ञानाच्या इतिहासात अजरामर झाले आहे. त्यांचा जन्म वुल्झथॉर्प (लिंकनशर) येथे झाला. त्यांच्या जन्माच्या दोन महिने अगोदरच त्यांचे वडील मृत्यू पावले. त्यांच्या पूर्वजांचा शेतीचा व्यवसाय होता. न्यूटन यांचे सुरुवातीचे शिक्षण जवळच्याच ग्रँथम येथील शाळेत झाले.

लहान वयातच त्यांनी लहानशी चक्की (उंदराने चालविलेली), घड्याळे, कंदील यांसारख्या वस्तू बनविल्या होत्या. त्यांना शेतीमध्ये गुंतविण्याच्या दृष्टीने आईने त्यांना शाळेतून काढून शेतावर कामास नेले; परंतु त्यात त्यांचे लक्ष लागेना. मामाच्या व शिक्षकांच्या सल्ल्याने त्यांना १६६० मध्ये परत शाळेत पाठविण्यात आले.

ते १६६१ मध्ये केंब्रिज येथील ट्रिनिटी कॉलेजातून मॅट्रिकची परीक्षा उत्तीर्ण झाले. १६६५ मध्ये बी. ए. पदवी मिळविल्यानंतर दोन वर्षांनी त्यांची ट्रिनिटी कॉलेजचे फेलो म्हणून निवड झाली. जून १६६५ नंतर सु. दीड वर्ष प्लेगच्या साथीमुळे विद्यापीठ बंद राहिल्याने त्या काळात न्यूटन यांना वुल्झथॉर्पमध्ये रहावे लागले. या काळातच त्यांनी त्यांच्या गणित, प्रकाशकी आणि खगोलीय यामिकी या विषयांतील कामगिरीचा पाया घातला.

१६६८ मध्ये त्यांनी एम्.ए. ही पदवी संपादन केली. त्यांचे गुरू आयझॅक बॅरो यांनी न्यूटन यांची योग्यता ओळखली होती आणि १६६९ मध्ये जेव्हा बॅरो यांनी केंब्रिज विद्यापीठातील आपल्या गणिताच्या ल्यूकेशिअन प्राध्यापकदाचा राजीनामा दिला तेव्हा वयाच्या केवळ सव्वीसाव्या वर्षी न्यूटन यांची त्या पदावर नेमणूक झाली.

ल्यूकेशिअन प्राध्यापक म्हणून नियमाप्रमाणे त्यांनी आपल्या व्याख्यानांची हस्तलिखिते विद्यापीठाच्या ग्रंथालयात ठेवली. ही व्याख्याने पुढील विषयांवरील होती : प्रकाशकी (१६७०–७३), अंकगणित व बीजगणित (१६७३–८३), Principia या ग्रंथाचा पहिला भाग (१६८४–८५), सूर्यकुलातील ग्रह, उपग्रह, धूमकेतू व भरती-ओहोटी – द सिस्टिम ऑफ द वर्ल्ड – (१६८७). १६८८ ते १६९६ पर्यंत त्यांनी कोणत्या विषयांवर व्याख्याने दिली त्याची नोंद उपलब्ध नाही. १६८९ मध्ये केंब्रिज विद्यापीठाचे प्रतिनिधी म्हणून संसदेत त्यांची निवड झाली व पुढील वर्षी संसद विसर्जित होईपर्यंत ते त्या पदावर राहिले. १७०१ साली त्यांची संसदेत पुन्हा निवड झाली; परंतु राजकारणात त्यांनी कोणताही महत्त्वाचा भाग घेतला नाही.

१६९० मध्ये संसद विसर्जित झाल्यावर ते केंब्रिजला परतले व काही काळ यांनी गणितावर संशोधन केले; परंतु १६९२–९४ या काळात निद्रानाश व मानसिक त्रास यांमुळे ते आजारी पडल्याने त्यांच्या कार्यात खंड पडला. केंब्रिजमधील जीवनाचा कंटाळा आल्याने ते तेथून बाहेर पडण्याचा विचार करू लागले. १६९६ मध्ये त्या वेळचे अर्थमंत्री चार्ल्स माँटाग्यू यांनी न्यूटन यांची टाकसाळीमध्ये अधीक्षक (वॉर्डन) म्हणून नेमणूक केली व चार वर्षांनी ते तेथील मुख्याधिकारी झाले. अधीक्षक असतानाच ते केंब्रिज येथील प्राध्यापकपदावरही होते; परंतु मुख्याधिकारी झाल्यावर त्यांनी प्राध्यापकपदाचा राजीनामा दिला आणि ते लंडन येथे स्थायिक झाले व टाकसाळीतच मुख्याधिकारी म्हणून त्यांनी मृत्यूपावेतो काम केले.

गणितशास्त्रातील न्यूटन यांची महत्त्वाची कामगिरी म्हणजे अवकलन व समाकलन यांचा निर्मिती ही होय. अवकलनांकाला त्यांनी ‘फ्लक्शन’ हे नाव दिले होते. अवकलनांक दर्शविण्याकरिता त्यांनी शिरोबिंदूचा उपयोग केला उदा., dक्ष/dट करिता क्षं. न्यूटन यांनी अवकलनाच्या साहाय्याने वक्राची स्पर्शिका काढण्याची पद्धत निश्चित केली. समाकलन या संकल्पनेची मांडणीही त्यांनी केली होती. समाकलनाचा उपयोग त्यांनी वक्राने वेढलेले क्षेत्रफळ व घन आकृत्यांचे घनफळ मिळविण्याकरिता केला. अवकलन व समाकलन यांना जोडणारे कलनशास्त्रातील मूलभूत प्रमेय त्यांनीच मांडले. सांत अंतर कलन या कलनाच्या दुसऱ्या एका शाखेतही त्यांनी महत्त्वाची कामगिरी केली.

कलनशास्त्राचा निर्माता कोण यासंबंधी १७०५ च्या सुमारास न्यूटन आणि जर्मन गणितज्ञ जी. डब्ल्यू. लायप्निट्‌स यांच्यात बराच मोठा वाद निर्माण झाला होता. लायप्निट्‌स यांनी कलनशास्त्राची निर्मिती स्वतंत्रपणे केली असेच सध्या मानण्यात येते. लायप्निट्‌स यांचीच कलनशास्त्रातील संकेतन पद्धती पुढे रूढ झाली कलन. बीजगणितात महत्त्वाचे मानले जाणारे द्विपद प्रमेय न्यूटन यांनी १६६५ च्या सुमारास मांडले बीजगणित. समीकरणाच्या असत् मूलांविषयी त्यांनी विवरण केलेले होते. समीकरणाच्या निर्वाहाचे उपसादन पद्धतीने आसन्नीकरण करण्याची (अंदाजी मूल्य काढण्याची) एक पद्धत त्यांच्या नावाने प्रसिद्ध आहे समीकरण सिद्धांत. न्यूटन यांनी काही अनंत श्रेढी मांडण्यात यश मिळविले होते. विशेषतः ज्या -१ (क्ष) आणि लॉग (१+क्ष) ही फलने श्रेढी स्वरूपात त्यांनीच मांडून दाखविली श्रेढी.

गतिकीमधील न्यूटन यांचे गतिविषयक नियम पायाभूत मानले जातात यामिकी. या नियमांच्या साह्याने त्यांनी गॅलिलीओ यांचे खाली पडणाऱ्या पदार्थाच्या गतिविषयीचे सिद्धांत पूर्णावस्थेस नेले.

न्यूटन यांचे सर्वांत महत्त्वाचे कार्य म्हणजे त्यांनी मांडलेला गुरुत्वाकर्षणाचा नियम हे होय गुरुत्वाकर्षण. गुरुत्वाकर्षणाची थोडीशी कल्पना न्यूटन यांच्यापूर्वीच्या शास्त्रज्ञांनाही होती; पण न्यूटन यांनी आपल्या नियमाद्वारे तिला निश्चित स्वरूप दिले. ‘विश्वातील दोन कणांमधील आकर्षण प्रेरणा ही त्यांच्या वस्तुमानांच्या गुणाकाराच्या समप्रमाणात व त्यांच्यातील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते’ हे त्यांनी स्पष्ट केले.

न्यूटन यांनी आपले गतिनियम पृथ्वीवरील पदार्थांप्रमाणेच अवकाशातील ग्रह, उपग्रह इत्यादींना लागू केले व त्यातून मिळालेली माहिती योहानेस केप्लर यांच्या नियमानुसार खगोलीय यामिकी मिळणाऱ्या माहितीशी जुळणारी होती. यामध्ये बुध या ग्रहाचा मात्र अपवाद होता. ग्रहगतीतील अनियमितपणाचाही त्यांनी अभ्यास केला. न्यूटन यांनी ‘गोलाची त्याच्या बाहेरील वस्तुमानावरची आकर्षण प्रेरणा त्याच्या केंद्रबिंदूमध्ये केंद्रित झालेली आहे असे मानता येते’ हे सिद्ध केले. त्यांचा हा सिद्धांत ज्योतिषशास्त्राच्या अभ्यासात फार महत्त्वाचा ठरला आहे.

प्रकाशकी हा न्यूटन यांच्या खास अभ्यासाचा विषय होता. जर शुभ्र प्रकाशाचा (उदा., सूर्यप्रकाशाचा) किरण एखाद्या अरुंद फटीद्वारे त्रिकोणी लोलकातून जाऊ दिला, तर त्याचे (दृश्य वर्णपटाच्या) निरनिराळ्या रंगांच्या किरणांमध्ये पृथक्करण होते; तसेच या रंगीत किरणांपैकी एकाच रंगाचा किरण दुसऱ्या लोलकातून जाऊ दिल्यास त्याचे आणखी पृथक्करण न होता फक्त प्रणमन (एका माध्यमातून दुसऱ्या माध्यमात प्रवेश करताना दिशेमध्ये होणारा बदल) होते, असे त्यांनी प्रयोगाद्वारे दाखविले. यावरून शुभ्र प्रकाश हा अनेक रंगांच्या किरणांचे मिश्रण असून या किरणांच्या प्रणमनाची क्षमता (प्रणमनांक) निरनिराळी असल्यामुळेच शुभ्र प्रकाशाचे पृथक्करण होते असे त्यांनी सिद्ध केले.

त्यांनी वर्णविपथनाचा प्रकाशीय व्यूहांतील विपथन अभ्यास केला व त्यांना असे आढळून आले की, एखादी वस्तू शुभ्र प्रकाशाने प्रकाशित केल्यास भिंगामुळे मिळणाऱ्या त्याच्या प्रतिमेची कडा स्पष्टपणे रेखीव न दिसता नेहमी रंगीत दिसते कारण निरनिराळ्या रंगांकरिता भिंगाचे केंद्रांतर भिन्न असते. हा रंगीत प्रतिमा मिळण्याचा दोष टाळून भिंगाचा दूरदर्शक (प्रणमनी दूरदर्शक) तयार करणे शक्य नाही असा निष्कर्ष त्यांनी काढला (हा निष्कर्ष चुकीचा असल्याचे मागाहून दिसून आले) व त्यामुळे त्यांनी वस्तूपासून येणारा प्रकाश ज्यावर प्रथम पडतो तो मुख्य भाग अंतर्वक्र आरसा असलेला दूरदर्शक (परावर्तनी दूरदर्शक) तयार केला. तथापि अन्वस्तीय (पॅराबोलिक) आरसे तयार करण्याची प्रक्रिया पूर्णावस्थेस जाईपर्यंत या दूरदर्शकाचा पूर्णांशाने उपयोग होऊ शकला नाही.

सध्या अस्तित्वात असलेले सर्व शक्तिशाली दूरदर्शक (उदा., मौंट विल्सन आणि पॅलोमार वेधशाळेतील ५०८ सेंमी. व्यासाचा दूरदर्शक) परावर्तनी प्रकाराचेच आहेत दूरदर्शक. प्रकाश हा दीप्तिमान पदार्थापासून बाहेर पडणाऱ्या सूक्ष्म कणांचा बनलेला असतो असा सिद्धांत न्यूटन यांनी मांडला प्रकाश व या सिद्धांताच्या आधारे त्यांनी परावर्तन, प्रणमन इ. प्रकाशीय आविष्कारांचे स्पष्टीकरण मांडले. मोठ्या केंद्रांतराचे बहिर्गोल भिंग व ते ज्यावर ठेवलेले आहे असा सपाट परावर्तक पृष्ठभाग यांच्यामधील हवेच्या पातळ थराचे विशिष्ट रंगाच्या परावर्तित प्रकाशात निरीक्षण केल्यास एका मध्यवर्ती काळ्या ठिपक्याभोवती एकाआड एक प्रकाशमान व काळी अशी वर्तुळाकार कडी दिसतात. या आविष्काराचे न्यूटन यांनी आपल्या प्रकाशाच्या कण सिद्धांताद्वारे स्पष्टीकरण दिले आणि प्रकाशमान कड्याची त्रिज्या व प्रकाशाचा रंग यांचा संबंध दर्शविणारा नियमही त्यांनी मांडला. हा आविष्कार ‘न्यूटन कडी’ या नावाने ओळखण्यात येतो.

रॉबर्ट हुक यांनी न्यूटन यांच्या कण सिद्धांतावर बरेच आक्षेप घेतले. नंतरच्या काळात क्रिस्तीआन हायगेन्झ, टॉमस यंग व ऑगस्तीन फ्रेनेल यांनी प्रकाशाचा तरंग सिद्धांत विकसित केला. तथापि न्यूटन यांनी हा साधा तरंग सिद्धांत मान्य केला नाही, कारण या सिद्धांताच्या आधारे प्रकाशाचे रेखीय प्रसारण व ध्रुवण (एकाच विशिष्ट प्रतलात होणारे कंपन) या आविष्कारांचे स्पष्टीकरण करता येत नाही असे त्यांचे मत होते.

दीप्तिमान पदार्थांपासून प्रकाश कणरूपाने बाहेर पडतो व हे कण मग ईथरमधून ईथर -२ जाताना तरंग निर्माण करतात तसेच अनेक प्रकाशीय आविष्कार (उदा., पातळ पटलांचे रंग) तरंग व कण या दोहोंच्या गुणधर्मामुळे निर्माण होतात असा सिद्धांत त्यांनी आपल्या काही सुरुवातीच्या निबंधात व नंतर Opticks (पहिली आवृत्ती १७०४) या आपल्या ग्रंथात मांडला. तथापि एकोणिसाव्या शतकात तरंग सिद्धांतच ग्राह्य मानला जात होता. विसाव्या शतकात अ‍ॅल्बर्ट आइन्स्टाइन यांनी मांडलेली फोटॉनांची संकल्पना व माक्स प्लांक यांच्या पुंज सिद्धांत यामुळे न्यूटन यांचा सिद्धांत अगदीच चुकीचा नव्हता असे दिसून आले आहे.

‘थंड होत असलेल्या पदार्थाचा थंड होण्याचा दर हा त्याच्या व भोवतालच्या तापमानात असलेल्या फरकावर अवलंबून असतो’ हा शीतलीकरणाचा नियम न्यूटन यांच्या नावाने ओळखला जातो.

न्यूटन यांचा Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (इं. शी. मॅथेमॅटिकल प्रिन्सिपल्स ऑफ नॅचरल फिलॉसॉफी) हा प्रख्यात ग्रंथ १६८७ साली प्रथम प्रकाशित झाला. १७०९ साली रॉजर कोट्‌स यांच्या सहकार्यांने दुसरी आवृत्ती तयार करण्यास न्यूटन यानी संमती दिली व ही आवृत्ती १७१६ मध्ये प्रसिद्ध झाली. हेन्‍री पेम्बर्टन यांच्या सहकार्यांने तयार केलेली तिसरी आवृत्ती १७२६ साली प्रकाशित झाली. यानंतरही या ग्रंथाच्या अनेक आवृत्त्या व त्यावरील टीकाग्रंथ प्रसिद्ध झालेले आहेत. या ग्रंथाच्या पहिल्या भागात गतिकीचा गणितीय दृष्टिकोनातून विकास केलेला आहे, तर तिसऱ्या भागात या गणितीय सिद्धांतांचा उपयोग ज्योतिषशास्त्रीय व भौतिक प्रश्न सोडविण्यासाठी केलेला आहे. दुसऱ्या भागात रोधक माध्यमांतील पदार्थांच्या गतीचे विवरण केलेले असून या भागाचा ग्रंथात समावेश करण्याचा विचार न्यूटन यांनी मागाहून केलेला होता, असे आढळून येते. या ग्रंथामुळे न्यूटन यांची कीर्ती सर्वत्र पसरली व सु. २०० वर्षे वैज्ञानिक जगतात या ग्रंथाचे श्रेष्ठत्व अबाधित राहिले.

आधुनिक विज्ञानाच्या विकासाला या ग्रंथापासूनच सुरुवात झाली असे मानण्यात येते. Opticks हा त्यांचा दुसरा महत्त्वाचा ग्रंथ १७०४ साली प्रथमतः प्रसिद्ध झाला आणि न्यूटन यांच्या आयुष्यातच त्याच्या तीन आवृत्त्या निघाल्या. त्यांचे शास्त्रीय निबंध आय्. बी. कोएन (१९५८–), सॅम्युएल हॉर्सली (५ खंड, १७७९–८५), डी. टी. व्हाइटहेड (२ खंड, १९६७–६८) इ. लेखकांनी एकत्रित स्वरूपात निरनिराळ्या ग्रंथांच्या रूपाने संपादित केलेले आहेत. रॉयल सोसायटीने न्यूटन यांचा पत्रव्यवहार चार खंडांत प्रसिद्ध केलेला आहे (पहिले तीन खंड १९५९–६१, चौथा खंड १९६७).

न्यूटन १६७२ पासून रॉयल सोसायटीचे सदस्य होते. १७०३ मध्ये ते सोसायटीचे अध्यक्ष झाले व त्यानंतर मृत्यूपावेती दर वर्षी त्यांची या पदावर निवड झाली. पॅरिस येथील सायन्स अ‍ॅकॅडेमीने १६९९ साली त्यांना सन्मान्य सदस्यत्वाचा बहुमान दिला. १७०५ मध्ये अ‍ॅन राणीने त्यांना नाईट (सर) हा किताब दिला. ते लंडन येथे मृत्यू पावले व विशेष सन्मान म्हणून त्यांचे दफन वेस्टमिन्स्टर अ‍ॅबेमध्ये करण्यात आले.

संदर्भ : 1. Brewster, D. Memoirs of the Life, Writings and Discoveris of Sir Isaac Newton, 2 Vols., Edinburgh, 1855. (Reprinted, New York, 1965).
2. More, L. T. Isaac Newton : A Biography, New York, 1934.

लेखक: मो. वि काळीकर / स. ज. ओक / व. ग. भदे
स्त्रोत – मराठी विश्वकोश, vikaspedia.in

तुम्हाला आजचा हा लेख कसा वाटला हे कमेंटबॉक्समध्ये नक्की सांगा. लेख आवडला असेल तर लाइक आणि subscribe जरूर करा आणि हो अजून कोणत्या विषयाची माहिती ऐकायला तुम्हाला आवडेल कॉमेंट बॉक्समध्ये सांगा.